KALSIUM KARBONAT: STRUKTUR, SIFAT, PEMBENTUKAN, KEGUNAAN - KIMIA - 2025

The kalsium karbonat merupakan senyawa anorganik yang rumus kimia CaCO ₃ . Ini terutama ditemukan dalam mineral seperti kalsit dan aragonit. Itu juga membuat batu kapur, batuan sedimen di mana mineral kalsit hadir.

Karbonat logam penting ini diperoleh secara industri melalui ekstraksi dan penggilingan mineral yang mengandungnya; marmer terutama digunakan untuk tujuan ini. Proses lain terletak pada penggunaan kalsium oksida, yang diubah menjadi kalsium hidroksida, mengendapkan kalsium karbonat darinya dengan menambahkan karbon dioksida. Dengan cara ini diperoleh kristal dengan berbagai ukuran.

Cangkang siput terutama terdiri dari kalsium karbonat. Sumber: Pixabay.

Cangkang kerang, cangkang telur dan cangkang tiram yang ada juga dapat digunakan untuk produksi industri CaCO ₃ dalam skala kecil.

Kalsium karbonat yang ada dalam batu kapur dilarutkan oleh karbon dioksida di dalam air, menghasilkan kalsium bikarbonat. Tindakan ini dapat menyebabkan gua-gua dan menyebabkan alkalisasi air; acara yang sangat penting dalam pemeliharaan kehidupan di dalamnya.

Ini telah digunakan dalam konstruksi dan elaborasi patung; Contohnya adalah Parthenon di Athena, Katedral Krakow, dan patung Abraham Lincoln di Washington. Namun kerentanannya terhadap hujan asam telah menurunkan penggunaannya dalam konstruksi.

Kalsium karbonat memiliki banyak aplikasi di industri sebagai bahan pengisi plastik dan kertas. Dalam pengobatan itu telah digunakan untuk mengontrol keasaman lambung; sebagai suplemen kalsium makanan; untuk mengontrol fosfatemia pada pasien dengan gagal ginjal kronis, dll.

Struktur

Struktur kristal CaCO3 direpresentasikan dengan model pengisian spasial. Sumber: CCoil

Rumus kalsium karbonat, CaCO ₃ , menunjukkan bahwa perbandingan ion Ca ^{2+ terhadap} CO ₃ ^2- adalah 1: 1; yaitu, untuk setiap Ca ²⁺ ada pasangan CO ₃ ^{2- yang} berinteraksi secara elektrostatis dengannya. Jadi, ikatan ion akhirnya mengatur ion-ion ini untuk membentuk pola struktur yang mendefinisikan kristal.

Gambar atas menunjukkan struktur CaCO ₃ . Bola hijau berhubungan dengan kation Ca ²⁺ , dan bola merah dan hitam berhubungan dengan anion CO ₃ ^2- . Perhatikan bahwa struktur tersebut tampaknya terdiri dari banyak lapisan: satu kalsium dan yang lainnya karbonat; yang berarti mengkristal menjadi struktur heksagonal yang kompak.

Fase heksagonal ini (β-CaCO ₃ ) berhubungan dengan polimorf. Ada dua lainnya: ortorombik (λ-CaCO ₃ ) dan heksagonal yang lebih padat (μ-CaCO ₃ ). Gambar di bawah ini membantu memvisualisasikan segi enam bahagia dengan lebih baik:

Struktur heksagonal kalsit. Materialscientist di Wikipedia bahasa Inggris

Akan tetapi, bergantung pada suhu (dan untuk garam ini pada tingkat tekanan yang lebih rendah) ion-ion dalam getarannya menyesuaikan kembali dengan struktur lain; ini adalah polimorf yang telah disebutkan (β, λ dan μ).

Seperti yang mereka dengar, mereka tidak terlalu dikenal, kecuali mereka disebutkan dengan nama mineraloginya di bagian selanjutnya.

Kekerasan protein

Kristal CaCO ₃ tidak sendiri: mereka dapat menampung kotoran seperti kation logam lain yang mewarnainya; atau protein, menggabungkan matriks organik yang dalam beberapa hal berkontribusi pada kekerasan alaminya.

Protein mengurangi tegangan yang dialami kristal satu sama lain di bawah tekanan atau benturan. Bagaimana? Ketika diapit di antara panel, bertindak seolah-olah itu adalah "bantalan" (mirip dengan set bata-semen-bata).

Itulah sebabnya senyawa atau mineral ini biokompatibel, dan tidak mengherankan jika ia menjadi bagian dari kuku, kerang, cangkang atau tulang landak. Ini telah menjadi sumber inspirasi bagi mereka yang berdedikasi untuk mengembangkan materi baru.

Properti

Nama lain

-Aragonit

-Calcite

-Volterito

Susu -Kalsium

-Papan tulis

-Marmer

Masa molar

100,086 g / mol.

Deskripsi Fisik

Bedak putih tidak berbau.

Rasa

Seperti kapur, tidak berasa.

Titik leleh dan titik didih

Ini terurai karena melepaskan CO ₂ bahkan sebelum meleleh atau mendidih.

Kelarutan

Praktis tidak larut dalam air dan alkohol. Ini larut dalam effervescently dalam asam asetat dan asam klorida encer. Namun hidroksida mengurangi kelarutannya. Sedangkan garam amonium dan karbon dioksida meningkatkan kelarutan kalsium karbonat dalam air.

Massa jenis

2,7 hingga 2,95 g / cm ³ .

Penguraian

Sekitar 825 ºC ia terurai menjadi kalsium oksida (kapur) dan karbon dioksida (CO ₂ ).

pH

8 sampai 9

Indeks bias

-1,7216 pada 300 nm dan 1,6584 pada 589 nm (kalsit).

-1,5145 pada 300 nm dan 1,4864 pada 589 nm (aragonit).

Inkompatibilitas

Dengan asam, tawas dan garam amonium.

Entalpi fusi

36 kJ / mol pada 800 ° C (kalsit).

Konstanta Produk Kelarutan

3,36 · 10 ^-9 pada 25 ° C.

Kekerasan

-3,0 (kalsit)

-3,5 - 4,0 (aragonit) pada skala Mohs.

Transisi fase

Aragonit bersifat metastabil dan berubah menjadi kalsit secara permanen jika dipanaskan di udara kering pada suhu 400ºC.

Reaktivitas

Kalsium karbonat bereaksi dengan asam, melepaskan karbon dioksida, kalsium ionik, dan air.

Kalsium karbonat bergabung dengan air jenuh dengan karbon dioksida, setara dengan asam karbonat (H ₂ CO ₃ ), untuk membentuk kalsium bikarbonat.

Latihan

Kapur, marmer, dan batu gamping, dua mineral pertama dan bahan batuan ketiga, mengandung kalsium karbonat dan berasal dari sedimen. Mereka diperkirakan terbentuk oleh sedimentasi siput selama jutaan tahun.

PH dapat menjadi faktor terpenting dalam pembentukan polimorf pada suhu 24ºC. Vaterite adalah produk utama dalam kisaran pH antara 8,5 dan 10; aragonit pada pH 11; dan kalsit pada pH> 12.

Selain itu, banyak alga air tawar yang diketahui membangun kristal kalsit saat tumbuh di lingkungan yang jenuh kalsium. Selain itu, mikroalga mampu menyebabkan pengendapan kalsium karbonat.

Bentuk kalsium karbonat

Gambar di bawah ini akan menunjukkan tiga bentuk utama atau polimorf untuk kalsium karbonat:

Kristal kalsit. Sumber: Parent Géry

Kristal aragonit. Sumber: Battistini Riccardo

Kristal Vaterite. Sumber: Rob Lavinsky, iRocks.com - CC-BY-SA-3.0

Dari atas ke bawah adalah polimorf kalsit, aragonit, dan vaterit. Perhatikan sekilas perbedaan antara morfologi kristalnya (warnanya khas dari asal dan karakteristik sekitarnya).

Vaterite lebih buram daripada kalsit, yang terakhir bahkan menjadi sepenuhnya transparan (Icelandic spar) dan karena itu telah digunakan dalam aplikasi perhiasan dan optik. Sedangkan kristal aragonit berbentuk monolit kecil memanjang.

Jika sampel dari ketiga polimorf ini diamati di bawah mikroskop elektron, kristalnya (dengan nada keabu-abuan karena fakta bahwa teknik tersebut tidak memungkinkan resolusi warna), morfologi yang sama akan ditemukan seperti pada skala makroskopis; yaitu dengan mata telanjang.

Di antara ketiga polimorf ini, kalsit adalah yang paling melimpah dan stabil, diikuti oleh aragonit, dan terakhir vaterit, yang paling langka dari bentuk CaCO _3.

Aplikasi

Industri

Kalsium karbonat meningkatkan ketahanan terhadap torsi dan traksi karet sintetis dan alam, dengan mempertahankan fleksibilitasnya. Ini digunakan dalam industri konstruksi sebagai bahan semen dan sebagai bahan baku kapur. Penggunaannya sudah berkurang karena rusak akibat hujan asam.

Kalsium karbonat digunakan dalam pemurnian besi. Dalam bentuk kapur, ia menghilangkan sulfur dioksida yang ada di logam. Ini digunakan dalam pemurnian gula dari bit. Itu pernah digunakan sebagai kapur papan tulis, tetapi telah diganti dengan plester untuk aplikasi ini.

Kalsium karbonat dicampur dengan dempul yang digunakan untuk pemasangan kaca. Ground digunakan sebagai bahan pengisi dalam film mikro yang digunakan dalam popok. Ini juga digunakan sebagai bahan pengisi dalam plastik seperti PVC. Selain itu, meningkatkan kekuatan plastik.

Kalsium karbonat digunakan untuk meningkatkan kapasitas penutup cat. Ini digunakan sebagai bahan pengisi kertas karena lebih murah daripada serat kayu, dan dapat mewakili lebih dari 10% kertas.

Dokter

Ini digunakan sebagai antasid untuk memerangi hiperasiditas lambung dan meredakan gangguan pencernaan. Ini digunakan sebagai suplemen kalsium makanan dan dalam pengobatan dan pencegahan osteoporosis. Ini digunakan dalam pengobatan hiperfosfatemia pada pasien dengan gagal ginjal kronis.

Ini telah digunakan untuk mengurangi efek yang tidak diinginkan dari protease inhibitor yang digunakan dalam pengobatan HIV, dengan penurunan diare yang diamati pada pasien.

Ini menghasilkan penurunan tekanan darah pada wanita hamil dengan hipertensi dan preeklamsia, karena keduanya dapat dikaitkan dengan peningkatan kebutuhan kalsium karena kehadiran janin.

Lainnya

Kalsium karbonat digunakan dalam pertanian sebagai pupuk dan untuk memerangi keasaman di dalam tanah. Ini digunakan sebagai pengawet, penahan warna, dan pengencangan makanan.

Selain itu, merupakan bahan dalam pasta gigi, dan berfungsi sebagai bahan abrasif dalam bentuk bubuk untuk pembersihan dan pencucian.

Referensi

1. Menggigil & Atkins. (2008). Kimia anorganik. (Edisi keempat). Mc Graw Hill.
2. Wikipedia. (2019). Kalsium karbonat. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
3. Pusat Nasional untuk Informasi Bioteknologi. (2019). Kalsium karbonat. Basis Data PubChem., CID = 10112. Diperoleh dari: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
4. Kai-Yin Chong, Chin-Hua Chia, dan Sarani Zakaria. (2014). Polimorf Kalsium Karbonat pada Reaksi Suhu. Prosiding Konferensi AIP 1614, 52; doi.org/10.1063/1.4895169
5. Greg Watry. (1 November 2016). Menemukan Bagaimana Kristal Kalsium Karbonat Mendapatkan Kekuatan. Keuntungan Pemasaran Bisnis. Dipulihkan dari: rdmag.com
6. Elemen Amerika. (2019). Kalsium karbonat. Diperoleh dari: americanelements.com
7. ElSevier. (2019). Kalsium karbonat. ScienceDirect. Diperoleh dari: sciencedirect.com
8. Buku Kimia. (2017). Kalsium karbonat. Diperoleh dari: chemicalbook.com